Реферат (стр. 2 )

Використовуються наступні види обігріву циліндрів, що обертаються:

– електрообігріванням;

– індукційний обігрів;

–  

– сполучення перших двох видів з парорідинним обігрівом;

Останнім часом розробляються пристрої з радіаційним і високочастотним нагріванням.

Циліндр з електрообігрівом (рисунок 1.2.9) є найбільш простою конструкцією. Нагрівачі в ньому являються електронагрівальні елементи залиті в алюміній. Нагрівачі виконуються в вигляді цільного внутрішнього циліндра. Передача тепла на циліндр відбувається шляхом конвекції через повітряний зазор між нагрівачем 2 і циліндром 1, котрий приводиться в обертальний рух валом 5. Вимірювання температури і передача сигналу на регулювання відбувається за допомогою термоперетворювача температури 4.

вырезано

Рисунок 1.2.9 – Циліндр з електронагрівом

термоперетворювач установлений нерухомо в стаціонарному фланці 3. В циліндрі 1 виконаний кільцевий паз, в котрий заходить нерухомий щуп термоперетворювача. Недоліком даного виду обігріву є мала швидкість нагріву, велика інерційність і нерівномірний розподілу температури по поверхні циліндра.

Більш сучасний в цьому плані є циліндр з індукційним обігрівом (рисунок 1.2.10). Індукційний обігрів володіє великою швидкістю виходу пристрою на заданий режим, хорошими динамічними характеристиками

регулювання. Загалом циліндр збирають на стальному валу 2, разом з яким обертається підшипниках 3. Всередині циліндра 6 встановленні нерухомо індуктор, який складається з обмотки 8 і осердя з магнітопровідних пластин 7, з’єднаних з фланцем 1 через теплоізоляційну прокладку 4. Для вимірювання і регулювання температури поверхні циліндру в кільцевому пазу 9 установлений термоперетворювач температури 5. Нагрівання циліндру відбувається шляхом індукціюванню в ньому вихрових токів, котрі перетворюються в теплоту.

вырезано

Рисунок 1.2.10 – Циліндр з індукційним обігрівом

Розробка конструкцій таких нагрівачів спрямована на удосконалення індукторів і самих циліндрів з метою підвищення швидкості і рівномірності нагрівання й одержання заданого розподілу температури по поверхні циліндра. Одним зі шляхів одержання заданого температурного поля є використання циліндра з утворюючою товщиною, що змінюється по довжині, стінки або застосування спеціального індуктора. Застосування обертового термоперетворювача температури з безконтактної (індукційної) системою передачі вимірюваного сигнала дозволяє забрати погрішності при вимірі, зв'язані зі швидкістю обертання циліндра і з коливаннями навантаження на циліндр від натягу нитки.

Для одержання майже прямолінійного розподілу температур по поверхні був розроблений циліндр з індукційним нагріванням і проміжним теплоносієм (рисунок 1.2.11).

вырезано

1 – порожнина циліндра; 2 – індуктор; 3 – циркуляційний контур пари;

4 – рідина–теплоносій; 5 –пропускне кільце

Рисунок 1.2.11 – Циліндр з індукційним нагріванням і

проміжним теплоносієм

Усередині обертового циліндра є кільцевий канал (порожнина), частково заповнений теплоносієм. Канал виконаний таким чином, що в ньому є поглиблення, куди відцентровою силою відганяється рідкий теплоносій. Наявність кільця з високою електропровідністю дозволяє одержувати на ньому більш високі температури, чим на внутрішній поверхні циліндра. Завдяки цьому елементові на ньому відбувається інтенсивне нагрівання і кипіння рідини. Пара, що утвориться, циркулює усередині порожнини циліндра по напрямку, зазначеному на малюнку. Наявність проміжного теплоносія дозволяє вирівнювати температуру на поверхні циліндра.

вырезано

Циліндри фірми “Erdmann” (ФРГ).

Фірма поставляє 5 різних типи циліндрів, конструкції яких засновані на визначених вимогах у залежності від їхнього призначення. Таким чином, вони здатні задовольнити різні вимоги замовника.

1. Циліндр з індукційним обігріванням монтований на спеціальному двигуні (рисунок 1.2.12 ).

Переваги: низькі затрати; обмежене місце розташування.

вырезано

1 – циліндр з індукційним обігріванням; 2 – двигун; 3 – передавач температури; 4 – вентилятор

Рисунок 1.2.12 – Циліндр з індукційним обігріванням змонтований на спеціальному двигуні

2. Циліндр з індукційним обігріванням монтований на системі опори з кінцем валу для приводного механізму (рисунок 1.2.13).

Переваги: висока швидкість; висока витяжна сила; висока температура.

вырезано

1 – циліндр з індукційним обігріванням; 2 – опорна система; 3 – передавач вимірюваної величини

Рисунок 1.2.13 – Циліндр з індукційним обігріванням монтований на системі опори з кінцем валу для приводного механізму

3. Циліндр з індукційним обігріванням монтований на системі опори. Привод зі зчепленням та стандартним двигуном (рисунок 1.2.14).

Переваги: висока швидкість; висока витяжна сила; висока температура.

вырезано

1 – зчеплення; 2 – двигун; 3 – вентилятор

Рисунок 1.2.14 – Циліндр з індукційним обігріванням монтований на системі опори

4. Циліндр з індукційним обігріванням монтований на системі опори. Привод зубчасто–ремінний зі стандартний двигуном (рисунок 1.2.15).

Переваги: низька швидкість; висока витяжна сила; висока температура.

вырезано

1 – циліндр з індукційним обігріванням; 2 – система опори; ; 3 – зубчасто–ремінна передача; 4 – двигун; 5 – вентилятор

Рисунок 1.2.15 – Циліндр з індукційним обігріванням монтований на системі опори

5. Обігріваємий галетний агрегат з прохідним валом, циліндр з індукційним обігріванням монтований на одному кінці системі опори, двигун на другій стороні системи опори. Ротор двигуна монтований на задньому кінці валу (рисунок 1.2.16).

Переваги: дуже висока температура до 400 оС; профіль температур ± 2,5 оС; висока швидкість.

вырезано

1 – циліндр з індукційним обігріванням; 2 – система опори; ; 3 – двигун; 4 – вентилятор

Рисунок 1.2.16 – Обігріваємий галетний агрегат з прохідним валом

Опорна система складається з ливарної форми з передніми і задніми опорами і одного валу. Передній кінець валу має конус. Задній кінець валу служить для монтування приводної системи.

Види монтажу циліндрів: на ніжці (рисунок 1.2.17, а); на фланці (рисунок 1.2.17, б); шарнірно–поворотний монтаж (рисунок 1.2.17,в).

вырезано

вырезано

а) б) в)

а – монтаж на ніжці; б – монтаж на фланці; в – шарнірно–поворотний монтаж

Рисунок 1.2.17 – Види монтажу циліндрів

Для роботи на високих швидкостях пропонується одновальна конструкція з окремим підшипниковим корпусом, де двигун установлений на одній стороні корпуса, а циліндр – на іншій. Такі циліндри необхідні на витяжних машинах для виробництва текстильних тонких ниток у FDY – процесі (формування з витягуванням ниток). В умовах роботи при високій швидкості, високій температурі і великих зусиллях витягування корпус циліндра, що повинний витримати ці навантаження, установлений на окремих підшипникових опорах і з'єднаний із двигуном муфтою.

Для багатомісних машині при обмеженій робочій площі і недорогій експлуатації призначені циліндри, двигун яких встановлений у спеціальних підшипниках, а корпус циліндра – не посередньо на валові двигуна.

Модульна конструкція за назвою “Pollomod u duomod” має індивідуальну концепцію для витяжних ліній, дозволяє знизити витрати, економічно вигідна для одиничних машин і машин, необхідних у невеликих кількостях. Циліндри цього виконання здатні поглинати вібрації.

Циліндр “SHR” фірми “Teijin – Seiki” (Японія).

Циліндри в основі мають конструкцію “Heat Pipe Roll” (циліндр із тепловими трубками). Індукційна котушка при пропущенні струму нагріває циліндр. Середовище, що нагрівається, у теплових трубках, вмонтованих у корпус циліндра, поперемінно переходить у газоподібний і рідкий стан.

Характерні риси циліндра:

– висока точність розподілу температур;

– мінімальний рівень вібрації при нагріванні і високій швидкості;

– осі і підшипники прохолоджуються одночасно що збільшує термін експлуатації підшипників;

завдяки використанню повітряної системи охолодження полегшене

техобслуговування.

Циліндри фірми “Retech AG” (Швейцарія).

Фірма випускає циліндри з індукційним нагріванням малого діаметра для температур до 250 °С и с інфрачервоним нагріванням великого діаметра для більш високих температур. Циліндри мають одну сорочкову конструкцію із широким діапазоном розмірів із фланцевим або без фланцевим кріпленням двигуна.

Датчики в сполученні із системою регулювання являють собою компактну конструкцію.

вырезано

Закордонні фірми “Barmag”, “Blaschke”, “Dienes–Honeywell”, “Riter” розробили витяжні циліндри з конденсаційним обігрівом, що успішно використовуються в агрегатах сполученого формування і витягування технічних ниток високої лінійної щільності.

Для витримування точної температури циліндра фірмою запропонований датчик “Thermecon” безконтактного типу, який дає точні і надійні дані про температуру поверхні циліндра.

Окремі фірми з виробництва циліндрів оснащено спеціальним обладнанням, що відповідає самим сучасним вимогам і здатне задовольнити потреби замовника.

Циліндри фірми “Формаш”.

В рамках проекту “НИИПМ” розробила, виготовила і випробувала обігріваємі циліндри шести різних типів (технічні характеристики наведені в таблиці 1.2.1), із котрих чотири використовуються для технічного корду і два – для машин по випуску коврового джгута.

Прецензійне динамічне балансування і беззазорні опори забезпечують мало шумне виконання витяжного циліндра.

Нагрівання робочої поверхні циліндра здійснюється за допомогою індуктора.

вырезано

До п’ятої групи безінерційних розкладників нитки віднесені механізми, в яких нитка відхиляється у ту чи іншу сторону за допомогою шпильок, лопатей і т. п., при цьому швидкість нитки визначається проекцією швидкості точки контакту нитководія на лінію розкладки.

З цієї групи перспективною конструкціею високошвидкісних механізмів розкладки нитки варто назвати роторні (лопатеві) механізми, у яких відсутні деталі, що рухаються поступально.

Відома конструкція крильчастого механізму розкладання нитки (рисунок 1.3.11) [ ]. Ниткорозкладчик, який зображений на рисунку 1.3.11, містить два пластинчаті нитководія Х1 та Х2, що обертаються з однаковою швидкістю, але в різних напрямках. Вісі О1 та О2 обертання пластинчатих нитководіїв стоять на відстані 20,7 мм один від одного, при цьому пластини розміщуються під кутом 90° один до одного. Довжина кожної пластини 238,4 мм. На обох кінцях пластинчастого нитководія містяться профільовані виступи А1, які контактують з ниткою Y, що змотується та переміщується зворотно-поступально за напрямком планки S. При цьому довжина ниткорозкладчика досягає 155 мм. Кожен пластинчатий нитководій здійснює обертання відповідно по колах L1 та L2 радіусом 119,2 мм. При зворотно-поступальному переміщенні нитки пластинчаті нитководії по черзі проводять нитку з точки А1 до точки А2 по напрямній планці, при цьому першим пластинчатим нитководієм нитка переміщується в правий бік, а іншим – у лівий. При великих швидкостях розкладання нитки рекомендують використовувати опуклу напрямляючу планку, кривизна якої сприяє рівномірному переміщенню нитки з одного крайнього положення в інше.

вырезано

Рисунок 1.3.11 – Схема крильчастого механізму розкладання нитки

На рисунок 1.3.12 представлений механізм розкладки нитки, розроблений фірмою "Бармаг", ФРН. У цьому механізмі два ротори виконані у вигляді лопатей 1, 2, осі обертання яких А и А1 зміщені на величину е, і обертаються з однаковою швидкістю назустріч один одному. На рисунку 1.3.12 зображені три пари лопатей для формування трьох пакувань. Установка осей лопатей з ексцентриситетом дозволяє здійснювати передачу нитки в зонах реверса з однієї лопаті на іншу. Щоб забезпечити постійну швидкість розкладки нитки уздовж пакування (на малюнку не показана) під лопатями встановлена коригувальна пластина з криволінійним профілем направляючої поверхні 3. вырезано

Габаритні розміри:

довжина, мм - 860

ширина, мм - 168

висота, мм - 164

Маса ниткорозкладчика, кг - 22

Схема біроторного ниткорозкладчика наведена на рисунку 3.4.

Запропонована конструкція працює таким чином.

Від електродвигуна 1, крутний момент передається профільними муфтами 2, 3 які закріплені на приводних валах робочих модулів 6, 7, котрі встановлені на плиті 4. На плиті 5 встановлені такі ж робочі модулі що й на плиті 4. Дві групи модулів з’єднані між собою профільною муфтою 8. Профільні муфти 2, 3, 8 на приводних валах робочих модулів закріплені шплінтами подібними до 9.

Крутний момент, від валів робочих модулів до робочих роторів на яких насаджені лопаті, передається за допомогою гіпоїдної зубчатої передачі з круговими зубцями, що забезпечує обертання роторів в різні сторони.

Лопаті роторів обертаються в протилежні сторони, по черзі переміщуючи нитку по вигнутим планкам 12 закріплених на планкотримачах. Нитка направляється вигнутими планками. Ці планки розраховані так, що проекція швидкостіь точки розкладання нитки залишається постійною, а коливання довжини нитки в значній мірі вирівнюється в трикутнику розкладки.

Електродвигун 1 з’єднаний з кронштейном за допомогою стакана. Модулі 6, 7 закріплені на плиті 4, яка в свою чергу, так як і плита 5 закріплена на корпусі 10, котрий прикріплений до кронштейна.

Від швидко обертаючих роторів обслуговуючий персонал захищають планкотримачі та кришка 11.

вырезано

1 – двигун; 2, 3, 8 – профільні муфти; 4, 5 – плити; 6, 7 – робочі модулі;

9 – шплінти; 10 – корпус; 11 – кришка; 12 – планки

Рисунок 3.4 – Схема біроторного ниткорозкладчика

4 РОЗРАХУНКИ, ЩО ПІДТВЕРДЖУЮТЬ ПРАЦЕЗДАТНІСТЬ КОНСТРУКЦІЇ

4.1 Розрахунок критичних швидкостей транспортуючого циліндра з електронагрівом

Критична швидкість вузлів, що швидко обертаються, у цьому випадку, транспортуючого циліндра з електронагрівом, є однією з основних динамічних характеристик, що визначають стійку у вібраційному відношенні роботу вузла й, як наслідок, його надійність та довговічність.

Для практичних розрахунків критичних швидкостей широке поширення одержав метод “напівжорсткого” валу, що дає дві критичні швидкості з похибкою не вищою 10 %. Точність методу обмежена похибкою розрахункового визначення пружних характеристик витяжного циліндра, що викликана зайвою ідеалізацією розрахункової схеми.

Витяжний електрообігріваемий циліндр представлений у вигляді консольного вала, що обертається на 2 – х жорстких опорах.

Принципова схема транспортуючого циліндра з електронагрівом для розрахунку критичної швидкості представлена на рисунку 4.1. Вона для простоти розрахунку розбита на 7 простих елемента. Вхідні дані для розрахунку наведені в таблиці 4.1

Внутрішній діаметр елемента, зовнішній діаметр елемента, довжина елемента, иа координати центра ваги елемента визначаємо графічно з розрахункової схеми (рисунок 4.1). Густину матеріалу елемента беремо з довідника [ ]. Маса елементів буде розрахована нижче.

Розрахунок проводимо згідно з методикою викладеною в [ ]

вырезано

Рисунок 4.1 – Розрахункова схема для визначення інерційних параметрів витяжного циліндра з електронагрівом

Таблиця 4.1 – Вхідні дані для розрахунку

№ елемента	Внутрішній діаметр i-го елемента DВі, м	Зовнішній діаметр i-го елемента DНі, м	Координати початку i-го елемента ХПі, м	Координати кінця i-го елемента ХКі, м	Густина матеріалу i-го елемента ρi, кг/м3	Маса i-го елемента Мі, кг
1	0,007	0,025	0	0,070	7810	0,25
2	0,122	0,134	0,022	0,033	7810	0,21
3	0,106	0,111	0,033	0,106	2800	0,17
4	0,111	0,130	0,033	0,129	7810	2,70
5	0,036	0,111	0,106	0,114	7810	0,54
6	0 0–	0,111	0,127	0,135	1290	0,1
7	0,007	0,036	0,070	0,120	7810	0,38

4.1.1 Розрахунок маси елементів транспортуючого циліндра з електронагрівом